化学必修鲁科版碳的多样性.pptx

第一节第一节 碳的多样性碳的多样性元素的存在形式有哪些？以碳元素为例分别举例说明。提示游离态和化合态两种，碳的游离态是碳单质，如金刚石；碳的化合态有CO、CO2、H2CO3及其盐类等。CO、CO2各有哪些重要性质？提示CO与CO2都是无色无味的气体，CO不溶于水，CO2能溶于水，CO有剧毒，能与人体血液中的血红蛋白结合而使人体中毒。12CO是不成盐氧化物，在反应中一般表现较强的还原性，做还原剂。CO2不具有还原性，有弱的氧化性。CO2是典型的酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。在实验室中用大理石(或石灰石)与稀盐酸反应制取CO2(CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2)。CaCO3有哪些化学性质？试举例说明。提示不稳定性、与酸反应等。受热可分解生成CaO和CO2，与盐酸反应生成CO2和氯化钙。3了解同素异形体的概念，知道碳的三种同素异形体及其性质差别和差别的原因。了解碳的氧化物的性质。了解碳酸钠及碳酸氢钠的主要性质差别和差别的原因。了解碳及其化合物之间的转化关系。1234同素异形体由_组成的_的几种单质，如氧元素的同素异形体有_和_，碳元素的同素异形体有_、_和_等。碳的同素异形体笃学笃学一一多种多样的碳单质多种多样的碳单质1.2同一种元素同一种元素性质不同性质不同O2O3石墨石墨金刚石金刚石C60 物质物质性质性质金刚石金刚石(C)石墨石墨(C)C60外观外观无色透明晶体无色透明晶体_色色、不透、不透明的片状固体明的片状固体灰黑色固体灰黑色固体结构结构由由_构构成的成的_结构结构由由_构成的构成的_结结构构由由_和和_排列排列而成的而成的“_”“_”分子分子硬度硬度很大很大_，在纸上在纸上可留痕迹可留痕迹导电性导电性不导电不导电良好良好不导电不导电正四面体正四面体空间网状空间网状平面六边形平面六边形层状层状正五边形正五边形正六边形正六边形足球足球深灰深灰质软质软种类繁多的含碳化合物笃学二笃学二广泛存在的含碳化合物广泛存在的含碳化合物1.Na2CO3和NaHCO3 物质物质内容内容碳酸钠碳酸钠碳酸氢钠碳酸氢钠化学式化学式Na2CO3NaHCO3俗名俗名苏打或纯碱苏打或纯碱小苏打小苏打颜色状态颜色状态白色固体白色固体白色白色固体固体溶解性溶解性_溶溶于水于水_溶溶，(比比Na2CO3溶解度小溶解度小)易易易易2自然界中碳及其化合物间的转化(1)转化形式笃学三笃学三碳及其化合物间的转化碳及其化合物间的转化1.(2)溶洞及钟乳石、石笋的形成溶洞及钟乳石、石笋的形成溶洞形成的化学方程式为溶洞形成的化学方程式为_。CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2钟乳石、石笋形成的化学方程式为_。生产和生活中碳及其化合物间的转化(1)高炉炼铁()原料：_和_(主要成分是_。()过程(实际起还原作用的是_)。CO的产生相关反应的化学方程式为：_。2焦炭焦炭铁矿石铁矿石Fe2O3CO铁矿石被还原相关反应的化学方程式为：_；_；_。(2)水垢主要成分：_。形成过程(用化学方程式表示)：_。碳在无机物和有机物间的转化1828年，德国化学家_用无机化合物氰酸铵(NH4CNO)首次合成了有机化合物_分子式为CO(NH2)2，开创了以含碳无机化合物合成有机化合物的先河。CaCO3等等3维勒维勒尿素尿素金刚石、石墨和C60均是由碳元素组成的单质，为什么物理性质不同？提示物质的结构决定物质的性质。金刚石、石墨和C60内部碳原子的排列方式不同，决定了其性质的不同。【慎思慎思1】如何证明石墨、金刚石、C60是同素异形体？提示在一定条件下，使金刚石、石墨、C60分别与氧气反应都生成CO2气体就可以说明三者是同素异形体。【慎思慎思2】CO2用作制冷剂，是利用了什么性质？原理是什么？提示物理性质，利用干冰气化时吸收热量，而使周围环境温度降低。【慎思慎思3】饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2有何现象，并说明原因。提示有固体析出，NaHCO3的溶解度比Na2CO3小，反应生成更多质量的NaHCO3且消耗掉了水。【慎思慎思4】“向某一无色溶液中滴入足量的稀盐酸，生成能使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体，则原溶液中一定含有CO32”。这种说法对吗？提示不对，也可能有HCO3【慎思慎思5】焦炭在高炉炼铁过程中有什么作用？提示燃烧提供能量，生成还原剂CO，使CO将Fe2O3还原为Fe单质。【慎思慎思6】C、CO、CO2的转化关系如图：要点一要点一|碳及其化合物间的相互转化碳及其化合物间的相互转化1CO2、CO32、HCO3之间的相互转化关系2实现上述六个转化的反应有：实现上述六个转化的反应有：与活泼金属氧化物反应：与活泼金属氧化物反应：CO2Na2O=Na2CO3与过量碱反应：与过量碱反应：CO22OH=CO32H2O与过量酸反应：与过量酸反应：CO322H=H2OCO2与少量酸反应：与少量酸反应：CO32H=HCO3有两支分别装有Na2CO3和NaHCO3固体的试剂瓶，因标签失落而无法区分。有4位同学为鉴别它们，分别设计了下列四种不同的方法，其中可行的是 ()。A分别取样配成溶液，再加入澄清石灰水，观察是否有 沉淀生成B分别取样后，加入相同浓度和相同体积的稀盐酸，观 察反应的快慢C分别取样加热，再检验是否有使澄清石灰水变浑浊的 气体产生D分别取样配成溶液，在火焰上灼烧，观察火焰的颜色【例例1】解析选项A中分别取样配成溶液，再加入澄清石灰水，发生反应Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH，2NaHCO3Ca(OH)2=CaCO3Na2CO32H2O，都有CaCO3沉淀生成，所以选项A不可行；选项B中Na2CO3和HCl反应先生成NaHCO3，NaHCO3再与HCl反应生成CO2，所以NaHCO3与HCl反应速率快，可鉴别出Na2CO3答案答案BCNa2CO3和NaHCO3的鉴别先加入稀盐酸，产生无色、无味且能使成澄清石灰水变浑浊的气体；再向原溶液中加入CaCl2溶液，产生白色沉淀，则溶液中含有CO32。先加入稀盐酸，产生无色、无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体；再向原溶液中加入CaCl2溶液，不产生白色沉淀，则溶液中含有HCO3。比较归纳是学习化学常用的一种方法。对以下三种物质的转化关系：CCO2CH4CO2COCO2比较归纳正确的是 ()。A三种转化关系中发生的反应都属于化合反应B三种转化关系中所有的生成物在常温下都是气体C三种物质都只能跟氧气反应转化为二氧化碳D三种物质都能在点燃条件下转化为二氧化碳解析在三种转化关系中，不属于化合反应，选项A错；中的生成物水在常温下是液体，选项B错；C、CO和其他的氧化剂反应也可能转化为CO2，选项C错。答案D【体验体验1】下列叙述中正确的是 ()。A向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，再向溶液中加入NaHCO3饱和溶液，又有CaCO3沉淀 生成B向Na2CO3溶液中逐滴加入与Na2CO3等物质的量的稀 盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为11C等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在 同温同压下，生成CO2的体积相同D向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，有NaHCO3结晶析出【体验体验2】解析向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，生成Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2与NaHCO3不能发生反应，选项A错；向Na2CO3溶液中逐滴加入与Na2CO3等物质的量的稀盐酸，生成NaHCO3，不产生CO2，选项B错；等质量的NaHCO3和Na2CO3的物质的量n(NaHCO3)n(Na2CO3)，据碳原子守恒，在同温同压下，生成CO2的体积不同，NaHCO3生成的CO2较多，选项C错；由于NaHCO3的溶解度较小，向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，有NaHCO3结晶析出，选项D正确。答案DCO2与NaOH溶液反应产物的判断CO2与NaOH溶液可发生的反应为：CO2(少量)2NaOH=Na2CO3H2OCO2(过量)NaOH=NaHCO3要点二要点二|碳及其重要化合物相关计算碳及其重要化合物相关计算1Na2CO3溶液与盐酸反应的现象分析Na2CO3溶液与盐酸作用时，滴加顺序不同，则实验现象不同，产生的CO2的量也可能不同。Na2CO3溶液逐滴加入到盐酸中，盐酸相对过量，则发生反应：Na2CO32HCl=2NaClCO2H2O，即一滴加就有CO2气体放出。盐酸逐滴滴加到Na2CO3溶液中，开始时Na2CO3相对过量，则发生反应：Na2CO3HCl=NaClNaHCO3，继续滴加盐酸，发生反应：NaHCO3HCl=NaClH2OCO2，即开始阶段无明显现象，后来才有CO2气体放出。2综上所述，只有在盐酸相对于Na2CO3溶液过量时，两种滴加方式最终产生的CO2的量才会相同。否则，后一种滴加方式产生的CO2比前一种滴加方式产生的CO2要少。根据滴加顺序不同时的不同现象，可在不另加试剂的前提下鉴别Na2CO3溶液和盐酸。现有25 mL 2 molL1的Na2CO3溶液和75 mL 1 molL1的稀盐酸：将Na2CO3溶液缓慢滴加到稀盐酸中；将稀盐酸缓慢滴加到Na2CO3溶液中。这两种滴加方式，在标准状况下产生气体的体积分别为V1、V2，则 ()。AV1、V2均为0.84 L BV1、V2均为0.56 LCV1V2 DV2V1解析虽然都是Na2CO3与HCl反应，但是滴加顺序不同，最后产生的CO2的量也可能不同。将Na2CO3溶液缓慢滴加到稀盐酸中，HCl过量，有关反应：Na2CO32HCl=2NaClH2OCO21 mol2 mol22.4 L005 mol 0.075 molV1【例例2】将稀盐酸缓慢滴加到Na2CO3溶液中，开始时，Na2CO3过量，反应分两步进行：Na2CO3HCl=NaHCO3NaCl1 mol1 mol 1 mol005 mol 0.05 mol 0.05 molNaHCO3HCl=NaClH2OCO21 mol 1 mol22.4 L005 mol(0.0750.05)mol V2生成的CO2用参与第二步反应的HCl的量计算：答案C(1)利用Na2CO3溶液和盐酸相互滴加时的现象不同，可在不另加试剂的前提下鉴别二者。而NaHCO3溶液和盐酸相互滴加时现象相同，在不另加试剂的前提下无法鉴别二者。(2)向Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中滴加盐酸，由于CO32结合H能力较HCO3强，可理解为H先和CO32反应，只有当CO32完全转化为HCO3时，H才和HCO3反应。有15 mL 2 molL1的H2SO4溶液与15 mL 3 molL1的Na2CO3溶液，欲使其反应产生CO2的量最多，则正确的操作是 ()。A把两种溶液快速混合并不断搅拌B把两种溶液缓慢混合并不断搅拌C把H2SO4溶液滴加到Na2CO3溶液中D把Na2CO3溶液缓慢滴加到H2SO4溶液中解析因为H2SO4相对于Na2CO3溶液来说未过量，所以将Na2CO3溶液缓慢滴加到H2SO4溶液中产生的CO2的量才最多。答案D【体验体验3】用1 L 1.0 molL1 NaOH溶液吸收0.8 mol CO2，所得溶液中CO32和HCO3的物质的量浓度之比是 ()。A13 B21 C23 D32解析设反应生成的Na2CO3的物质的量为x，生成的NaHCO3的物质的量为y，则根据Na原子个数守恒，有：2xy1.0 molL11 L，根据C原子个数守恒，有：xy0.8 mol。解得：x0.2 mol，y0.6 mol。c(CO32)c(HCO3)13。答案A【体验体验4】温室效应是全球关注的问题，温室效应是由温室气体造成的。温室气体不仅仅是二氧化碳，其他的如甲烷(CH4)、氟氯碳化物(氟利昂是其中一种)、全氟化碳、六氟化硫(SF6)等都是温室气体。温室气体造成温室效应的原因是只允许太阳光进，而阻止其反射，进而实现保温、升温作用。过度排放温室气体会造成全球范围气候变暖。解决温室效应要调整产业政策，控制温室气体的排放。实验探究十二实验探究十二 温室效应的成因和控制温室效应的成因和控制【探究背景探究背景】探究课题大气中二氧化碳的含量增大引起温室效应，使地球表面温度升高，有人认为世界上部分地区的干旱就是温室效应的后果。【探究示例探究示例】(1)空气中二氧化碳的主要来源是_。(2)自然界消耗二氧化碳的主要过程有_。(3)防止温室效应的发生可采取的措施是_。(4)二氧化碳是一种重要的无机物，请列举二氧化碳在工业生产和社会生活方面的重要用途_。解析【探究过程探究过程】正常情况下空气中二氧化碳的含量相对稳定，绿色植物的光合作用及江河、海洋的溶解消耗空气中的二氧化碳，生物的呼吸作用及燃料的燃烧、岩石的风化等产生二氧化碳，当这两个过程相对平衡时，空气中的二氧化碳保持相对稳定。现在，由于工业、交通业的发展，新的绿色能源的欠缺，绝大多数能量靠燃烧含碳燃料提供，因此造成空气中的二氧化碳的含量剧增，破坏了原有的平衡，产生了温室效应，造成全球性气温升高。解决的办法一是开发绿色能源替代含碳燃料，二是通过植树造林、种草绿化、加强光合作用吸收二氧化碳。二氧化碳在工业生产和日常生活中具有重要的作用。例如，用干冰进行人工降雨，用干冰做制冷剂，用二氧化碳做碳酸饮料，用二氧化碳做保护气、灭火等。答案(1)生物的呼吸作用、燃料的燃烧、岩石的风化等(2)绿色植物的光合作用及江河、海洋的溶解等(3)一是开发绿色能源替代含碳燃料；二是通过植树造林、种草绿化、加强光合作用吸收二氧化碳(4)用干冰进行人工降雨，用干冰做制冷剂，用二氧化碳做碳酸饮料，用二氧化碳做保护气等